Генетический контроль вирулентности и тoксинooбразования

Как уже отмечалось, вирулентность обусловлена разными факторами, которые проявляются в адгезии, колонизации, пенетрации, инвазии и подавлении неспецифической и иммунной защиты организма хозяина. Все упомянутые признаки находятся под контролем хромосомных и плазмидных генов. Так, образование пилей общего типа, участвующих в адгезии, контролируется хромосомными генами. В то же время адгезия, колонизация и некоторые антигены у эшерихии контролируются плазмидами CFA/I, CFA/II, CFA/III.

Образование биологически активных веществ, участвующих в пенетрации, также контролируется плазмидами (например, у шигелл Зонне и других бактерий), а ферментов гиалуронидазы и нейраминидазы, участвующих в инвазии, - хромосомными генами. Синтез антифагоцитарных и антикомплементарных веществ, например протеина А золотистого стафилококка, М-протеина пиогенного стрептококка, капсульного полисахарида пневмококка, контролируют главным образом хромосомные гены. В R-плазмидах бактерий содержатся транспозоны, контролирующие не только множественную устойчивость к разным антибиотикам, но и их токсичность. Трансмиссивность плазмид приводит к распространению упомянутых признаков среди бактериальных клеток собственной и соседних популяций. Генетический контроль токсинообразования осуществляется хромосомными генами или разнообразными плазмидами: F, R, Col и др., содержащими tox-транспозоны, а также конвертирующими бактериофагами.

Хромосомные tox-гены контролируют образование холерогена, эксфолиатина золотистого стафилококка, энтеротоксина Clostridium perfringens и др. В составе хромосомы лизогенных культур, несущих профаг, обнаружены tox-гены, контролирующие образование дифтерийного гистотоксина, скарлатинозного эритрогенного токсина, ботулинического нейротоксина.

В некоторых плазмидах, находящихся в автономном, независимом от хромосомы состоянии, содержатся toe-гены, ответственные за образование термолабильного энтеротоксина кишечной палочки и других токсинов. Многие tox-плазмиды контролируют образование не самих токсинов, а протоксинов, требующих для своей активации дополнительного компонента. Этим активирующим компонентом являются протеазы, образование которых находится под контролем хромосомных генов. Протеазы участвуют в активации многих протоксинов, например дифтерийного гистотоксина, ботулинического нейротоксина и др. Таким образом, осуществляется совместный контроль плазмидными и хромосомными генами за образованием функционально активных токсинов.

Вирулентность и токсинообразование - непременные атрибуты патогенности можно рассматривать как проявление селективных преимуществ бактериальных клеток в организме хозяина. Плазмиды, обеспечивающие распространение соответствующих признаков среди клеток бактериальной популяции, способствуют ее выживаемости in vivo. Это свидетельствует о том, что генетическая информация, содержащаяся в плазмидах и транспозонах, важна для клеток популяции только в данных конкретных условиях ее существования. Изменение этих условий, например при попадании бактерий из организма больного в окружающую среду или невосприимчивый организм, лишает их данных преимуществ, что может отразиться на выживаемости популяции в целом в новых условиях существования.

Изменчивость вирулентности, так же как любого другого признака, может носить фенотипический и геноти-пический характер.

В первом случае ослабление вирулентности является нестойким явлением, которое может быть связано in vitro с неблагоприятными условиями культивирования бактерий или составом питательных сред. Ослабление вирулентности происходит при обработке бактериальной популяции гомологичной иммунной сывороткой. Однако в условиях организма механизм действия может быть связан не с изменением вирулентности бактерий, а с селекцией устойчивых маловирулентных клеток, предсуществующих в гетерогенной бактериальной популяции. При последующем культивировании восстановления вирулентности полученной бактериальной культуры может не произойти если все вирулентные особи были нейтрализованы гомологичной антисывороткой.

Аналогичным образом происходит селекция авирулентных мутантов при воздействии на бактериальную популяцию соответствующих активных факторов. Так, например, авирулентный штамм БЦЖ был селекционирован при многократных пересевах в течение многих лет шрулентной культуры микобактерий туберкулеза на картофельно-глицериновой среде с бычьей желчью.

Методы ослабления вирулентности патогенных микроорганизмов имеют большое практическое значение для получения вакцинных етаммов, т.е. таких авирулентных микробных культур, из которых эолучают живые вакцины для специфической профилактики инфекционных заболеваний.

Повышение вирулентности достигается путем культивирования бактерий in vitro в оптимальных условиях или при многократных пассажах маловирулентной культуры через организм чувствительного лабораторного животного. В данном случае также имеет место селекция вирулентных особей, содержащихся в гетерогенной бактериальной популяции, что в конечном итоге может привести к повышению ее вирулентности.

Генотипические изменения патогенных микроорганизмов имеют место при мутациях, рекомбинациях, а также миграции внехромосом-ных факторов наследственности (Is-элементы, транспозоны, плазмиды), контролирующих вирулентность и токсинообразование





Также в разделе: Возбудители инфекций и их свойства:
  » Эволюция микробного паразитизма и происхождение патогенных микроорганизмов
  » Патогенность, вирулентность и токсичность
  » Инфекционные свойства вирусов и особенности вирусных инфекций